标签: 工频干扰

某研究所用户在使用示波器进行测量时，发现有很大的噪声干扰，如下图所示，无法进行正常的测试，不是是否设备损坏？ 问题分析：示波器自身会有一定的本底噪声，但在200mv/格的量程下其噪声的峰峰值通常不会超过半格（和示波器自身以及使用的探头有关）。目前的噪声幅度明显过大，而且有一定的周期性，应该是受到了某种干扰。分析干扰信号的周期，大概在20ms左右，相当于50Hz，是明显的220V交流电的工作频率，因此怀疑是交流电源输入端的干扰。如下图所示，断开被测设备，干扰仍然存在，因此判断干扰应该来源于电源线或者示波器内部。 现场检查时发现示波器外壳有带电现象，结合干扰信号的50Hz频率，怀疑接地有问题。于是逐一检查电源线和插线板，终于发现干扰信号的原因：用户错误使用了徳标（欧标）的电源线。如下图所示。 台式测量仪表都使用单相三线制的电源线，也就是说正常的交流电源线应该有3个接触点：火线、零线、地线。如下图所示，徳标电源线有2个伸出的圆柱形接触点（火线、零线）以及侧面的弹簧片（地线），可以插在国标电源插线板上。但是由于国标插座没有侧面的弹簧片，因此徳标的电源线虽然可以插在国标的插线板上，但此时地线是没有连接的，因此造成仪表机壳带电以及交流电源的干扰。 更换仪器本身自带的国标电源线后，示波器上的干扰信号消失，可以正常进行信号测试。经询问，用户的徳标电源线是随同一台购买的德国设备进口的，由于没有注意到电源线间的差异，所以也没有配备专门的转换插头。用户很多设备的电源线都混在一起，在使用示波器时把这根电源线拿过来用时发现上述问题。 问题总结：一般采用金属屏蔽外壳的台式仪表都使用单相三线制的电源线（个别大功率仪表会使用三相4线制电源线），其电源线上的三个接触点分别连接火线（Line）、零线（Neutral）和地线（GND），而地线通常是和大地以及金属外壳连接在一起。如下图所示是典型的交流电源输入端的滤波电路，滤波电容CY1和CY2主要提供共模噪声的泄放回路。如果GND没有真正连接大地，一方面会造成电源产生的共模噪声无法泄放，另一方面会使机壳带电（比如对于220V的交流电来说，如果GND没有连接大地，机壳上可能会带110V的电压），对人体的安全造成危害。另外机壳没有接地也会造成静电无法泄放，造成设备很容易损坏。有些用户的贵重的仪器设备在正常使用环境下频繁出现故障和损坏，很多都和接地不良或使用了错误的电源线、插线板有关。